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ADI:高效FSK/PSK调制器使用多通道DDS完成零交越切换

文章转自ADI官网,版权归属原作者所有 频移键控(FSK)和相移键控(PSK) 调制方

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频移键控(FSK)和相移键控(PSK) 调制计划广泛用于数字通信、雷达、RFID以及多种其他运用。最简略的FSK运用两个离散频率来传输二进制信息,其间,逻辑1代表传号频率,逻辑0代表空号频率。最简略的PSK为二进制(BPSK),选用两个相隔180°的相位。图1展现了这两种调制方法。

Figure 1
图1.二进制FSK (a)和PSK (b)调制。

直接数字频率合成器(DDS)的调制输出能以相位接连或相位相干方法完成频率和/或相位切换(如图1所示,另见”运用多通道DDS完成相位相干FSK调制,” ),使DDS技能成为FSK和PSK两种调制方法的抱负挑选。

本文将介绍怎么运用两个同步DDS通道来完成零交越FSK或PSK调制器。在此,咱们将运用AD9958双通道、500 MSPS、朴实的DDS(见附录)来完成零交越切换频率或相位,可是任何双通道同步处理计划应该都能够完成这一功用。在相位相干雷达体系中,零交越切换能够削减方针特征辨认所需求的后期处理量,并且在零交越PSK能够削减频谱散射。

虽然AD9958 DDS通道的两个输出彼此独立,但它们共用一个内部体系时钟,并在同一硅片上,因而,当温度和供电发作改变时,它们比同步的多个单通道器材的输出具有愈加牢靠的通道间一致性。别的,不同器材间或许存在的工艺差异性也大于同一硅片上两个通道之间的工艺差异性,由此使多通道DDS成为零交越FSK或PSK调制器的首选。

Figure 2
图2.零交越FSK或PSK调制器的设置。

任何DDS的一个要害元件是相位累加器,在本计划中,其位宽为32位。当累加器溢出时,会保存任何剩余值。当累加器溢出而无余数时(见图3),输出正好为相位0,DDS引擎从时刻0时的值开端作业。零溢出的发作速率被称为DDS的彻底重复率(GRR)。

Figure 3
图3.累加器溢出的根本DDS。

GRR由DDS频率调谐字(FTW)最右侧的非零位决议,其计算公式如下:

GRR = FS/2n

其间:

FS是DDS的采样频率。

n是FTW最右侧的非零位。

例如,设一个采样频率为1 GHz的DDS选用32位传号FTW和空号FTW,其二进制值如下所示。此刻,两个FTW之一最右侧的非零位是第19位,因而,GRR = 1 GHz/219,约合1907 Hz。

Mark (CH0) 00101010 00100110 10100000 00000000

Space(CH0) 00111010 11110011 11000000 00000000

GRR  (CH1) 00000000 00000000 00100000 00000000

DDS自身即以相位接连方法开关频率。这意味着,当频率调谐字改变时,不会呈现瞬时相位改变。便是说,当新的FTW有用时,累加器将从其当时所在相位开端累加新的FTW。可是,相位相干却要求瞬时转化至新频率的相位,就如新频率一直存在相同。因而,为了使规范DDS能完成相位相干的FSK频率切换,从传号频率到空号频率的改换有必要在两个频率具有相同的肯定相位时进行。为了以相位相干方法完成零交越切换,DDS有必要在0度进行频率转化(即当累加器的溢出剩余量为零时)。因而,咱们有必要确认相位相干零交越发作的常数。假如已知传号和空号FTW的GRR,则两个GRR(若不同)中较小者为所需相位相干零交越点

在完成相位相干零交越切换时有必要遵从三条规范:

  • 1.有必要能确认与图2中CH0相关的传号和空号FTW二者中较小的GRR。
  • 2.有必要将第二DDS通道(图2中的CH1)同步至图2的CH0,并使FTW中除对应于较小GRR的一位之外悉数为零。
  • 3.有必要能运用第二通道的翻转来在图2中CH0上触发频率改换。

不幸的是,在DDS累加器到达零时与输出端呈现零相位时二者之间的推迟会进一步添加处理计划的杂乱程度。可喜的是,该推迟是稳定不变的。关于抱负处理计划,有必要对辅佐通道进行相位调整,以补偿该推迟。AD9958的两个通道都有一个相位偏移字,可用其来处理这一问题。

AD9958双通道DDS发生如图4、图5和图6所示的成果。图4和图5所示为相位接连FSK切换与零交越FSK切换之间的联系。图5一起展现了相位接连切换和相位相干切换。图6所示为在多个频率之间切换的伪随机序列(PRS)数据流的成果。

Figure 4
图4.相位接连FSK转化。
Figure 5
图5.零交越FSK转化。
Figure 6
图6.零交越(屡次FSK转化)。

AD9958双通道DDS发生如图7和图8所示的成果。这些图所示为相位接连BPSK切换与零交越BPSK切换之间的联系。

Figure 7
图7.相位接连BPSK转化。
Figure 8
图8.零交越BPSK转化。

附录

双通道、10位、500 MSPS直接数字频率合成器

AD9958 双通道直接数字频率合成器(DDS)功用完善,内置两个10位、500 MSPS电流输出DAC,如图9所示。两个通道共用一个体系时钟,因而自身就具有同步功用;在需求两个以上的通道时,能够运用额外的封装。各通道的频率、相位和起伏能够独立操控,使其能够为体系相关失配供给校对。这些参数可线性扫描;或许可为FSK、PSK或ASK调制挑选16个电平。输出正弦波能够32位频率分辨率、14位相位分辨率和10位起伏分辨率进行调谐。AD9958选用1.8 V内核电源供电,与3.3 V I/O电源逻辑兼容,功耗为315 mW(一切通道敞开)和13 mW(关断形式)。额外温度规模为–40°C至+85°C,选用56引脚LFCSP封装,千片订量报价为20.24美元/片。

Figure 9
图9.AD9958框图。
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